供配电技术负荷计算.pptx

南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件第二章第二章 供配电的负荷计算供配电的负荷计算2.1 2.1 负荷曲线负荷曲线2.2 2.2 用电设备的设备容量用电设备的设备容量2.3 2.3 负荷计算的方法负荷计算的方法2.4 2.4 功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗 2.5 2.5 用户负荷计算用户负荷计算2.6 2.6 尖峰电流的计算尖峰电流的计算 2.7 2.7 功率因数及无功功率补偿功率因数及无功功率补偿南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件2.1 2.1 负荷曲线负荷曲线一一 日负荷曲线：日负荷曲线：负荷在一昼夜间（负荷在一昼夜间（0-24h0-24h）变化情况。）变化情况。图图1(a)1(a)折线型负荷曲线折线型负荷曲线Pmax024681012141618202224100200300400500PkW南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件024681012141618202224100200300400500PkWPmax图图1(b)1(b)阶梯型负荷曲线阶梯型负荷曲线南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件二二 年负荷曲线年负荷曲线 1 1年运行负荷曲线年运行负荷曲线年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。年运行负荷曲线可根据全年日负荷曲线间接制成。2 2 年持续负荷曲线年持续负荷曲线年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的年持续负荷曲线的绘制，要借助一年中有代表性的冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。冬季日负荷曲线和夏季日负荷曲线。P P1 1在年负荷曲线上所占的时间计为在年负荷曲线上所占的时间计为T T1 1=200t=200t1 1+165t+165t2 2。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件图图2 2 年负荷持续时间曲线的绘制年负荷持续时间曲线的绘制（a a）夏季日负荷曲线）夏季日负荷曲线 （b b）冬季日负荷曲线）冬季日负荷曲线 （c c）年负荷持续时间曲线）年负荷持续时间曲线南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件三三 负荷曲线的有关物理量负荷曲线的有关物理量 1 1 年最大负荷和年最大负荷利用小时年最大负荷和年最大负荷利用小时v年最大负荷年最大负荷P Pmaxmax年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内30 30 分钟平均功率的分钟平均功率的最大值。最大值。v年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时T Tmaxmax是指负荷以年最大负荷是指负荷以年最大负荷PmaxPmax持续运行一段时间后，消耗的电能恰持续运行一段时间后，消耗的电能恰好等于电力负荷全年实际消耗的电能。好等于电力负荷全年实际消耗的电能。Tmax Tmax 反映工厂负荷是否均匀的一个重要参数反映工厂负荷是否均匀的一个重要参数WaWa表示全年实际消耗的电能表示全年实际消耗的电能南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件图图3 3 年最大负荷和年最大负荷利用小时年最大负荷和年最大负荷利用小时 图图4 4 年平均负荷年平均负荷 2 2 平均负荷和负荷系数平均负荷和负荷系数（1 1）平均负荷）平均负荷PavPav年平均负荷年平均负荷P Pav,av,南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件（2 2）负荷系数）负荷系数 K KL L表示有功负荷系数表示有功负荷系数表示无功负荷系数表示无功负荷系数一般工厂一般工厂=0.7-0.75=0.7-0.75，=0.76-0.82=0.76-0.82 对单个用电设备或用电设备组，有对单个用电设备或用电设备组，有：它表征设备或设备组的容量是否被充分利用它表征设备或设备组的容量是否被充分利用 注意注意南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件2.2 2.2 用电设备的设备容量用电设备的设备容量 一、一、设备容量的定义设备容量的定义 设备的銘牌额定功率设备的銘牌额定功率P PN N经过换算至统一规定的工作制经过换算至统一规定的工作制下的下的“额定功率额定功率”称为设备容量，用称为设备容量，用P Pe e来表示。来表示。二、设备容量的确定设备容量的确定 1 1长期工作制和短时工作制的用电设备长期工作制和短时工作制的用电设备2 2 反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的用电设备反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额反复短时工作制的设备容量是指某负荷持续率的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件 为电焊机额定有功功率；为电焊机额定有功功率；为额定视在功率；为额定视在功率；为额定负荷持续率；为额定负荷持续率；为额定功率因数。为额定功率因数。(1)(1)电焊机和电焊装置组电焊机和电焊装置组 要求统一换算到要求统一换算到 时的功率，即：时的功率，即：南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件(3)(3)电炉变压器组电炉变压器组设备容量是指额定功率下的有功功率设备容量是指额定功率下的有功功率,即即:(2)(2)起重机（吊车电动机）起重机（吊车电动机）要求统一换算到要求统一换算到 时的功率，即：时的功率，即：(4)(4)照明设备照明设备不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功不用镇流器的照明设备的设备容量指灯头的额定功率，即率，即:南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流器中的用镇流器的照明设备的设备容量要包括镇流器中的 功率损失功率损失荧光灯荧光灯、高压水银灯、金属卤化物灯：、高压水银灯、金属卤化物灯：照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算法估算式中：式中：是建筑物单位面积的照明容量，是建筑物单位面积的照明容量，S S为建筑物为建筑物的面积。的面积。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件2.3 2.3 负荷计算的方法负荷计算的方法 一、一、需要系数法需要系数法 K Kd d计算负荷计算负荷是指导体通过一个等效负荷时，导体的最高是指导体通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。相等，该等效负荷就称为计算负荷。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件1 1、单组用电设备组的计算负荷、单组用电设备组的计算负荷 K Kd d 为需要系数为需要系数;为设备容量为设备容量;为设备功率因数角的正为设备功率因数角的正切值。切值。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件金属切削机床电动机金属切削机床电动机小批生产的冷加工机床电动小批生产的冷加工机床电动机机各种锻造设备各种锻造设备热加工机床热加工机床起重机起重机行车行车电葫芦电葫芦吊车吊车属于属于属于属于属于属于例例2-1 2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，有已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为电压为380V380V的电动机的电动机3030台，其总的设备容量为台，其总的设备容量为120kW120kW。试求其计算负荷。试求其计算负荷。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件解：解：查表可得，查表可得，K Kd d=0.16=0.16 0.2(0.2(取取0.180.18计算计算)，根据公式得：根据公式得：=0.18120=21.6(kW)=0.18120=21.6(kW)=21.61.73=37.37(kvar)=21.61.73=37.37(kvar)=21.6/0.5=43.2(kVA)=21.6/0.5=43.2(kVA)南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件2 2、多组用电设备组的计算负荷、多组用电设备组的计算负荷n n 用电设备组的组数用电设备组的组数K Kpp有功同时系数有功同时系数 K Kqq无功无功同时系数同时系数P Pcici，Q Qcici为各用电设备组的计算负荷为各用电设备组的计算负荷参数的参数的含义含义?南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件例例2-2 2-2 一机修车间的一机修车间的380V380V线路上，接有金属切削机床线路上，接有金属切削机床电动机电动机2020台共台共50kW50kW，其中较大容量电动机有，其中较大容量电动机有7.5kW27.5kW2台，台，4kW24kW2台，台，2.2kW82.2kW8台；另接通风机台；另接通风机1.2kW21.2kW2台；电阻炉台；电阻炉1 1台台2kW2kW。试求计算负荷（设同时系数。试求计算负荷（设同时系数K Kpp、K Kqq均为均为0.90.9）。）。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件解解 :(1)(1)冷加工机床：冷加工机床：查表可得查表可得K Kd1d1=0.2=0.2，(2)(2)通风机：通风机：Kd2=0.8Kd2=0.8，(3)(3)电阻炉：因只电阻炉：因只1 1台，故其计算负荷等于设备容量台，故其计算负荷等于设备容量南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件(4)(4)车间计算负荷：车间计算负荷：南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件二、单相负荷计算二、单相负荷计算1 1 单相设备组的单相设备组的等效三相设备容量等效三相设备容量计算：计算：（1 1）单相设备接于）单相设备接于相电压相电压时时 式中，式中，为最大负荷相所接的单相设备容量为最大负荷相所接的单相设备容量 接于同一线电压时接于同一线电压时 式中，式中，为单相设备容量为单相设备容量（2 2）单相设备接于）单相设备接于线电压线电压时时南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件 接于不同线电压时接于不同线电压时PAB、PBC、PCA接于接于AB、BC、CA相间的有功设备容量；相间的有功设备容量；PeA、PeB、PeC换算为换算为A、B、C相的有功设备容量；相的有功设备容量；QeA、QeB、QeC换算为换算为A、B、C相的无功设备容量；相的无功设备容量；pAB-A、qAB-A等等有功和无功换算系数。有功和无功换算系数。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件（3 3）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压）有的单相设备接于线电压、有的单相设备接于相电压接于线电压的接于线电压的单相设备容量单相设备容量接于相电压的接于相电压的单相设备容量单相设备容量计算各相计算各相设备容量设备容量换算换算2 2 单相设备组的单相设备组的等效三相设备容量等效三相设备容量计算：计算：等效等效三相三相设备容量设备容量 等效等效三相三相计算负荷：计算负荷：取其最大有功负荷相的计算负荷的取其最大有功负荷相的计算负荷的3 3倍，即倍，即怎么计怎么计算算?式中，式中，为最大负荷相的有功计算负荷；为最大负荷相的有功计算负荷；为最大负荷相的无功计算负荷。为最大负荷相的无功计算负荷。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件例例2-3 2-3 某某220/380V220/380V三相四线制线路上，装有三相四线制线路上，装有220V220V单相电单相电热干燥箱热干燥箱6 6台、单相电加热器台、单相电加热器2 2台和台和380V380V单相对焊机单相对焊机6 6台。台。电热干燥箱电热干燥箱20kW220kW2台接于台接于A A相，相，30kW130kW1台接于台接于B B相，相，10kW310kW3台台接于接于C C相；电加热器相；电加热器20kW220kW2台分别接于台分别接于B B相和相和C C相；对焊机相；对焊机14kW14kW（=100%=100%）3 3台接于台接于ABAB相，相，20kW20kW（=100%=100%）2 2台接台接于于BCBC相，相，46kW46kW（=60%=60%）1 1台接于台接于CACA相。试求该线路的计相。试求该线路的计算负荷算负荷。电热干燥箱及电加热器的电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷各相计算负荷对焊机的各相计算负荷对焊机的各相计算负荷各相的设备容量为各相的设备容量为各相总的计算负荷各相总的计算负荷总的等效三相计算负荷总的等效三相计算负荷南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件解解:1.电热干燥箱及电加热器的电热干燥箱及电加热器的各相计算负荷各相计算负荷查附录表查附录表1得得Kd=0.7，因此只要计，因此只要计算有功计算负荷算有功计算负荷A A相相 P PcA1cA1=K=Kd dP PeAeA=0.7202=28kW=0.7202=28kWB B相相 P PcB1cB1=K=Kd dP PeBeB=0.7(301+201)=35kW=0.7(301+201)=35kWC C相相 P PcC1cC1=K=Kd dP PeCeC=0.7(103+201)=35kW=0.7(103+201)=35kW2.2.对焊机的对焊机的各相计算负荷各相计算负荷查附录表查附录表1 1得得 K Kd d=0.35=0.35，查表查表2-22-2得得 时时南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件 p pAB-AAB-A=p=pBC-BBC-B=p=pCA-CCA-C=0.8=0.8 p pAB-BAB-B=p=pBC-CBC-C=p=pCA-ACA-A=0.2=0.2 q qAB-AAB-A=q=qBC-BBC-B=q=qCA-CCA-C=0.22=0.22 q qAB-BAB-B=q=qBC-CBC-C=q=qCA-ACA-A=0.8=0.8先将接于先将接于CACA相的相的46kW46kW（=60%=60%）换算至）换算至=100%=100%的设备容量，的设备容量，即即南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件C C相相（1 1）各相的设备容量为）各相的设备容量为 A A相相B B相相南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件（2 2）各相的计算负荷为）各相的计算负荷为 A A相相B B相相C C相相南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件3.各相总的计算负荷各相总的计算负荷（设同时系数为（设同时系数为0.95）A相相PcA=K（PcA1+PcA2）=0.95（28+14.26）=40.15kWQcA=K（QcA1+QcA2）=0.95（0+13.21）=12.55kvarB相相PcB=K（PcB1+PcB2）=0.95（35+14.14）=46.68kWQcB=K（QcB1+QcB2）=0.95（0+14.84）=14.10kvar南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件C相相PcC=K（PcC1+PcC2）=0.95（35+12.78）=45.39kWQcC=K（QcC1+QcC2）=0.95（0+13.94）=13.24kvar4.总的等效三相计算负荷总的等效三相计算负荷因为因为B相的有功计算负荷最大，所以相的有功计算负荷最大，所以南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件2.4 2.4 功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗一、一、功率损耗功率损耗1 1、线路的功率损耗：、线路的功率损耗：式中，式中，I Ic c为线路的计算电流（为线路的计算电流（A A）R RWLWL为线路每相的电阻（为线路每相的电阻（）（1 1）有功功率损耗）有功功率损耗（2 2）无功功率损耗）无功功率损耗式中，式中，X XWLWL为线路每相的电抗（为线路每相的电抗（）南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件PT=0.015ScQT=0.06Sc2 2、变压器的功率损耗、变压器的功率损耗 精确法精确法有功功率损耗有功功率损耗铁损铁损 变压器主磁通在铁芯中产生的损耗，变压器主磁通在铁芯中产生的损耗，通常用空载损耗表示。通常用空载损耗表示。铜损铜损 变压器负荷电流在一次和二次绕组中变压器负荷电流在一次和二次绕组中产生的损耗，通常用负载损耗表示产生的损耗，通常用负载损耗表示变压器的有功功率损耗为变压器的有功功率损耗为估算法估算法南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件式中，式中，S SN N为变压器的额定容量；为变压器的额定容量；S Sc c为变压器的计算负荷；为变压器的计算负荷；为变压器的负荷率（为变压器的负荷率（=S=Sc c/S/SN N）或或无功功率损耗无功功率损耗空载无功功率损耗空载无功功率损耗 Q Q0 0I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值为变压器空载电流占额定电流的百分值南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件负载无功功率损耗负载无功功率损耗 Q QL L 变压器的无功功功率损耗为：变压器的无功功功率损耗为：式中，式中，U Uk k%为变压器的阻抗电压百分值。为变压器的阻抗电压百分值。或或南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件二、供配电系统的电能损耗二、供配电系统的电能损耗年最大负荷损耗小时年最大负荷损耗小时：当线路或变压器中以最大计算电流当线路或变压器中以最大计算电流I Ic c流过流过小时后所小时后所产生的电能损耗，等于全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗，等于全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗。产生的电能损耗。1.1.线路电能损耗线路电能损耗 2.2.变压器的电能损耗变压器的电能损耗 W Wa a=P=P0 08760+P8760+Pk k(S(SC C/S/SN N)2 2南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件2.5 2.5 用户负荷计算用户负荷计算一、负荷计算原则一、负荷计算原则逐级计算法：逐级计算法：根据用户的供配电系统图，从用电设备根据用户的供配电系统图，从用电设备向电源方向逐级计算，最后求出用户总的计算负荷的向电源方向逐级计算，最后求出用户总的计算负荷的方法。方法。二、负荷计算的步骤（以下图为依据）二、负荷计算的步骤（以下图为依据）南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件 aaaaabc车间变电车间变电所所总降压变电所总降压变电所南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件1.1.供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中1 1点点处）处）计算目的：用于选择其开关设备和导线截面计算目的：用于选择其开关设备和导线截面计算负荷为：计算负荷为：2.2.用电设备组计算负荷的确定（如图中用电设备组计算负荷的确定（如图中2 2点点处）处）计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。计算负荷为：计算负荷为：南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件3.3.车间干线或多组用电设备组的计算负荷确定（如图中车间干线或多组用电设备组的计算负荷确定（如图中3 3点点处）处）计算负荷为：计算负荷为：4.4.车间变电所低压母线计算负荷的确定（如图中车间变电所低压母线计算负荷的确定（如图中4 4点点处）处）计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。计算负荷为：计算负荷为：南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件5.5.车间变电所高压母线的计算负荷确定（如图中车间变电所高压母线的计算负荷确定（如图中5 5点点处）处）计算目的：以此选择高压配电线及其上的电气设备计算目的：以此选择高压配电线及其上的电气设备。计算负荷为：计算负荷为：估算：估算：6.6.总降变电所二次侧的计算负荷确定（如图中总降变电所二次侧的计算负荷确定（如图中6 6点点处）处）计算负荷为：计算负荷为：南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件7.7.总降变电所高压侧的计算负荷确定（如图中总降变电所高压侧的计算负荷确定（如图中7 7点点处）处）计算负荷为：计算负荷为：南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件例例2-42-4求求B1B1点计算负荷点计算负荷 2 2C12 2 3 3 3 3 4 4D2D2 D2D2 D2D2 D2D2 D3D3 D3D3 D3D3 D3D3 D4D4 D4D4D1D1 D1D1B1负荷编号负荷编号 1 1 2 2 3 3 4 4负荷名称负荷名称冷冻机组冷冻机组冷冻水泵冷冻水泵冷却水泵冷却水泵冷却塔冷却塔设备容量设备容量/kW/kW156156303022227.57.5功率因数功率因数0.750.750.80.80.80.80.80.8回路数回路数/个个2 24 44 42 2备注备注 二用二备二用二备 二用二备二用二备10/0.38kV南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件1 1 计算计算D1-D4D1-D4点计算负荷点计算负荷(单台设备单台设备,需要系数为需要系数为1)1)D1 D1 D2D3D42 2 计算计算C1C1点计算负荷点计算负荷(需要系数为需要系数为1)1)南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件3 3 计算计算B1B1点计算负荷点计算负荷南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件选择熔断器选择熔断器2.6 2.6 尖峰电流的计算尖峰电流的计算尖峰电流尖峰电流I Ipk:pk:单台或多台用电设备持续单台或多台用电设备持续1 12 2秒的短时最秒的短时最大负荷电流。大负荷电流。计算尖峰电流的计算尖峰电流的目的目的整定低压断路器和继电保护装置整定低压断路器和继电保护装置计算电压波动计算电压波动检验电动机自起动条件等检验电动机自起动条件等南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件单台用电设备供电的支线尖峰电流计算单台用电设备供电的支线尖峰电流计算尖峰电流就是用电设备的起动电流，即尖峰电流就是用电设备的起动电流，即:式中，式中，I Istst为用电设备的起动电流；为用电设备的起动电流；I IN N为用电设备的额定电流；为用电设备的额定电流；K Kstst为用电设备的起动电流倍数为用电设备的起动电流倍数南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件2.7 2.7 功率因数和无功功率补偿功率因数和无功功率补偿一、功率因数的计算一、功率因数的计算1.1.瞬时功率因数瞬时功率因数3.3.最大负荷功率因数最大负荷功率因数2.2.平均功率因数平均功率因数（1 1）由消耗的电能计算）由消耗的电能计算 式中，式中，W Wa a为某一时间内消耗的有功电能（为某一时间内消耗的有功电能（kWhkWh）；）；W Wr r为某一时间内消耗的无功电（为某一时间内消耗的无功电（kvarhkvarh）P P三相功率读数三相功率读数U U线电压值线电压值I I线电流值线电流值南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件（2 2）由计算负荷计算）由计算负荷计算4.4.供电部门对用户功率因数的要求供电部门对用户功率因数的要求 cos0.9cos0.9二、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法二、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法 1 1、功率因数对供电系统的影响、功率因数对供电系统的影响F电能损耗增加电能损耗增加 K KaLaL为有功负荷系数为有功负荷系数 K KrLrL为无功负荷系数为无功负荷系数南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件F电压损失增大电压损失增大2.2.提高功率因数的方法提高功率因数的方法(1)(1)提高自然功率因数提高自然功率因数 自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。因数。提高自然功率因数，采用科学措施减少用电设备的提高自然功率因数，采用科学措施减少用电设备的无功功率的需要量，使供配电系统总功率因数提高。无功功率的需要量，使供配电系统总功率因数提高。F供电设备利用率降低供电设备利用率降低南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件合理选择电动机的规格、型号合理选择电动机的规格、型号防止电动机空载运行防止电动机空载运行保证电动机的检修质量保证电动机的检修质量合理选择变压器的容量合理选择变压器的容量交流接触器的节电运行交流接触器的节电运行(2)(2)人工补偿功率因数人工补偿功率因数 并联电容器并联电容器 同步电动机补偿同步电动机补偿 调相机调相机(仅发无功功率的同步发电机仅发无功功率的同步发电机)补偿补偿 动态无功补偿动态无功补偿南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件三、并联电容器补偿三、并联电容器补偿1 1、并联电容器的型号、并联电容器的型号例如：例如：BW0.4-12-1BW0.4-12-1型即为单相户内型十二烷基苯浸渍型即为单相户内型十二烷基苯浸渍的并联电容器，额定电压为的并联电容器，额定电压为0.4kV0.4kV、容量为、容量为12kvar12kvar。2.2.补偿容量和电容器台数的确定补偿容量和电容器台数的确定 （1 1）采用）采用固定固定补偿补偿南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件式中，式中，QccQcc为补偿容量；为补偿容量；P Pavav为平均有功负荷，为平均有功负荷，P Pavav=Pc=Pc或或Wa/tWa/t，PcPc为负荷为负荷计算得到的有功计算负荷；计算得到的有功计算负荷；为有功负荷系数，为有功负荷系数，WaWa为为时间时间t t内消耗的电能；内消耗的电能；为补偿为补偿前前平均功率因数角的正切值；平均功率因数角的正切值；为补偿为补偿后后平均功率因数角的正切值；平均功率因数角的正切值；南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件（2 2）采用）采用自动自动补偿补偿式中，式中，Q QcNcN为单个电容器的额定容量（为单个电容器的额定容量（kvarkvar）例例2-6 2-6 如某一工厂的计算负荷为如某一工厂的计算负荷为2400kW2400kW，平均功率因，平均功率因数为数为0.670.67。要使其平均功率因数提高到。要使其平均功率因数提高到0.90.9（在（在10kV10kV侧侧固定补偿），问需要装设多大容量的并联电容器？如果固定补偿），问需要装设多大容量的并联电容器？如果采用采用BWF-10.5-40-1BWF-10.5-40-1型电容器，需装设多少个？型电容器，需装设多少个？解解 tanav1=tan(arccos0.67)=1.1080tanav2=tan(arccos0.9)=0.4843注意和固定注意和固定补偿区别！补偿区别！南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件=0.752400(1.1080-0.4843)1122.66kvarn=Qcc/qcN=1122.66/40=28个考虑三相均衡分配，应装设考虑三相均衡分配，应装设3030个，每相个，每相1010个，此时并个，此时并联电容器的实际值为联电容器的实际值为3040=1200kvar3040=1200kvar，此时的实际，此时的实际平均功率因数为平均功率因数为 南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件四、四、并联电容器的装设与控制并联电容器的装设与控制1.1.并联电容器的接线并联电容器的接线形结线形结线形结线形结线高压电容器组接形；容量较小高压电容器组接形；容量较小(450Kvar)(450Kvar)或低压或低压电容器组接电容器组接形。形。任一电容器断线时，三相电路仍得到无功补偿任一电容器断线时，三相电路仍得到无功补偿任一电容器击穿短路时，造成三相线路两相短路任一电容器击穿短路时，造成三相线路两相短路任一电容器断线时，断线相失去无功补偿任一电容器断线时，断线相失去无功补偿任一电容器击穿短路时，短路电流仅为正常工作电流倍任一电容器击穿短路时，短路电流仅为正常工作电流倍南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件高压集中补偿高压集中补偿低压集中补偿低压集中补偿单独就地补偿单独就地补偿高压集中高压集中补偿的补偿区补偿的补偿区低压集中低压集中补偿的补偿区补偿的补偿区单独就地单独就地补偿的补偿区补偿的补偿区未补偿区未补偿区未补偿区未补偿区未补偿区未补偿区2.2.并联电容器的装设地点并联电容器的装设地点南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件T 高压集中补偿高压集中补偿 高压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在工厂变电所高压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在工厂变电所的的6 610kV10kV母线上。母线上。补偿范围小，运行维护方便补偿范围小，运行维护方便、投资少投资少、利用率高利用率高、大中企大中企业用。业用。T 低压集中补偿低压集中补偿 低压集中补偿是指将低压电容器集中装设在车间变电所的低压集中补偿是指将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。低压母线上。补偿范围中，经济补偿范围中，经济、维护方便维护方便、用户普遍应用。用户普遍应用。T单独就地补偿单独就地补偿单独就地补偿（个别补偿或分散补偿）是指在个别功率因单独就地补偿（个别补偿或分散补偿）是指在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组。数较低的设备旁边装设补偿电容器组。补偿范围最大补偿范围最大、效果最好效果最好、利用率低。利用率低。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件3.3.并联电容器的控制方式并联电容器的控制方式并联电容器的投切是随着负荷的变化，以某个参并联电容器的投切是随着负荷的变化，以某个参量进行分组投切控制的。量进行分组投切控制的。包括：包括：按功率因数进行控制；按功率因数进行控制；按负荷电流进行控制；按负荷电流进行控制；按受电端的无功功率进行控制。按受电端的无功功率进行控制。南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件五、补偿后用户负荷计算和功率因数计算五、补偿后用户负荷计算和功率因数计算1.1.负荷计算负荷计算若补偿装置装设地点在变压器若补偿装置装设地点在变压器一次侧一次侧，计算负荷为：，计算负荷为：若补偿装置装设地点在变压器若补偿装置装设地点在变压器二次侧二次侧，则还要考虑，则还要考虑变压器的损耗：变压器的损耗：南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件补偿后总的视在计算负荷为补偿后总的视在计算负荷为 2.2.功率因数计算功率因数计算（1 1）固定补偿）固定补偿一般计算其平均功率因数，补偿后平均功率因数一般计算其平均功率因数，补偿后平均功率因数南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件（2 2）自动补偿）自动补偿一般计算其最大负荷时的功率因数，补偿后功率因一般计算其最大负荷时的功率因数，补偿后功率因数为数为例例2-6 2-6 有一工厂修建有一工厂修建10/0.4kV10/0.4kV的车间变电所，已知车间的车间变电所，已知车间变电所低压侧的视在功率变电所低压侧的视在功率S Sc1c1为为800kVA800kVA，无功计算负荷，无功计算负荷Q Qc1c1为为540kvar540kvar，现要求车间变电所高压侧功率因数不低，现要求车间变电所高压侧功率因数不低于于0.90.9，如果在低压侧装设自动补偿电容器，问补偿容，如果在低压侧装设自动补偿电容器，问补偿容量需多少？补偿后车间总的视在计算负荷（高压侧）量需多少？补偿后车间总的视在计算负荷（高压侧）降低了多少？降低了多少？南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件（1 1）补偿前）补偿前低压侧的有功计算负荷低压侧的有功计算负荷 解解低压侧的功率因数低压侧的功率因数cos1=590.25/800=0.74变压器的功率损耗（设选低损耗变压器）变压器的功率损耗（设选低损耗变压器）PT=0.015Sc=0.015800=12kWQT=0.06Sc=0.06800=48kvar变电所高压侧总的计算负荷为变电所高压侧总的计算负荷为Pc2=Pc1+PT=590.25+12=602.25kWQc2=Qc1+QT=540+48=588kvar南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件变电所高压侧的功率因数为变电所高压侧的功率因数为(2)(2)确定补偿容量确定补偿容量=590.25（tanarccos0.74tanarccos0.92）=285.03kvar？现要求在高压侧不低于现要求在高压侧不低于0.90.9，而补偿在低压侧进行，所以考虑到变压器，而补偿在低压侧进行，所以考虑到变压器损耗，可设低压侧补偿后的功率因数为损耗，可设低压侧补偿后的功率因数为0.920.92，来计算需补偿的容量，来计算需补偿的容量.南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件查附录表查附录表2 2选选BW0.4BW0.414141 1型电容器，需要的个数为型电容器，需要的个数为 n=285.03/14=21n=285.03/14=21个个实际补偿容量为实际补偿容量为Qcc=2114=294kvarQcc=2114=294kvar(3)(3)补偿后补偿后变电所低压侧视在计算负荷变电所低压侧视在计算负荷 此时变压器的功率损耗此时变压器的功率损耗南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院电力工程课件变电所高压侧总的计算负荷变电所高压侧总的计算负荷 变电所高压侧的功率因数变电所高压侧的功率因数